检索结果-南通市图书馆

作者：徐杰斌华南理工大学

学位级别：硕士

蛇形机器人是一种用途广泛的仿生机器人,具有广阔的发展前景和重大的研究价值,但是其高冗余度、结构复杂的特点使得研究工作有一定难度。本文旨在通过弹性包络思想对攀爬蛇形机器人进行研究,探讨如何获取蛇形机器人攀爬运动的弹性包络规... 详细信息

蛇形机器人是一种用途广泛的仿生机器人,具有广阔的发展前景和重大的研究价值,但是其高冗余度、结构复杂的特点使得研究工作有一定难度。本文旨在通过弹性包络思想对攀爬蛇形机器人进行研究,探讨如何获取蛇形机器人攀爬运动的弹性包络规律,为进一步分析和优化蛇形机器人的攀爬运动打下基础。首先,本文介绍了攀爬蛇形机器人的本体设计,包括整体连接方案、关节模块机械结构、驱动舵机、电池组、外皮、控制板及通信系统等,阐述了攀爬蛇形机器人的设计思路和结构特点,为接下来的理论研究提供了研究对象。接着,本文将弹性包络思想引入攀爬蛇形机器人的运动学分析中,完成了基于D-H参数法的蛇形机器人运动学建模,并在此基础上对蛇形机器人进行步态生成,然后针对蛇形机器人复杂的螺旋翻滚攀爬运动,提出了新颖的弹性包络思想,最后还详细地介绍了攀爬蛇形机器人弹性包络规律的获取方法,并提出了基于关节模块间隙二值图像表示方法,形象地揭示了蛇形机器人螺旋攀爬运动的规律,为下文的研究工作提供了基础。然后,为了进一步分析攀爬蛇形机器人的力学模型,本文结合拉格朗日方程对蛇形机器人进行动力学建模,求解关节模块的驱动力,接着将蛇形机器人复杂的动力学问题转化为较为简单的静力学问题,从而使蛇形机器人攀爬力的求解更加简便,并提出了蛇形机器人的安全攀爬系数。本文还通过ADAMS软件进行力学仿真与分析,得到了蛇形机器人螺旋攀爬运动攀爬力、能量消耗与弹性包络规律间的关系。最后,本文对比攀爬蛇形机器人ADAMS运动学仿真与本体实验结果,验证步态生成的正确性和有效性,并结合实地的攀爬运动实验,揭示了获取良好弹性包络规律对于蛇形机器人攀爬运动的重要作用。

关键词：攀爬蛇形机器人弹性包络运动学分析力学建模与分析 ADAMS仿真

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基于旋量与包络理论的蛇形机器人安全攀爬

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华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第10期47卷 13-23页

作者：魏武张杰高勇徐杰斌华南理工大学自动化科学与工程学院

针对正交关节连接的蛇形机器人,文中提出了一种新的基于旋量与包络理论的螺旋攀爬运动研究方法.首先应用旋量理论对蛇形机器人进行运动学建模与求解,以降低传统D-H参数法建模的复杂性;然后基于包络思想分析蛇形机器人在攀爬运动过程中... 详细信息

针对正交关节连接的蛇形机器人,文中提出了一种新的基于旋量与包络理论的螺旋攀爬运动研究方法.首先应用旋量理论对蛇形机器人进行运动学建模与求解,以降低传统D-H参数法建模的复杂性;然后基于包络思想分析蛇形机器人在攀爬运动过程中与圆柱杆的接触关系,提出了二值图像表示法来揭示机器人与圆柱杆的包络状态;最后基于弹性包络的分析结果,求得蛇形机器人的螺旋攀爬力,进而提出以安全攀爬力和攀爬系数为优化目标的控制参数优化模型.仿真结果表明,攀爬力与弹性包络状态间具有一致性,从而验证了文中提出的优化模型的正确性.

关键词：蛇形机器人旋量理论弹性包络二值图像安全攀爬

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基于扩展卡尔曼滤波的蛇形机器人变直径攀爬运动

基于扩展卡尔曼滤波的蛇形机器人变直径攀爬运动

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作者：张杰华南理工大学

学位级别：硕士

蛇形机器人具有模块化、高冗余度的结构特点,能够实现多种复杂的运动步态,在军事、民用等领域有着重要的应用价值。在蛇形机器人的众多步态中,攀爬运动的应用最广,在桥梁安全检测等方面发挥着重要的作用。本文利用解耦思想和扩展卡尔曼... 详细信息

蛇形机器人具有模块化、高冗余度的结构特点,能够实现多种复杂的运动步态,在军事、民用等领域有着重要的应用价值。在蛇形机器人的众多步态中,攀爬运动的应用最广,在桥梁安全检测等方面发挥着重要的作用。本文利用解耦思想和扩展卡尔曼滤波实现了蛇形机器人变直径攀爬运动的理论分析和实验仿真,并基于弹性包络思想对攀爬运动的安全性能进行了分析。首先本文对研究所用的蛇形机器人实体的组成部分进行了细致的展开与讲解,探讨了连接各个关节模块的多种方式,描述了蛇形机器人位于不同部位的关节模块的结构特点,对采用的舵机、电源、通信系统、控制系统和传感器等也相应地做出了参数化的介绍。接着本文基于运动学细致地分析了蛇形机器人的基本步态和变直径攀爬运动,并展开了相应地仿真实验。首先,在旋量理论的基础之上,利用指数积公式建立了运动学模型,简化了建模步骤,然后介绍了蛇形机器人的步态生成方法,并采用控制函数步态生成法得到了蛇形机器人的基本步态。然后针对攀爬运动进行改进,基于解耦思想和扩展卡尔曼滤波实现了变直径攀爬运动,最后基于弹性包络思想对蛇形机器人攀爬运动过程中的安全性能进行了分析。然后对蛇形机器人进行了力学分析。首先基于旋量理论和凯恩方程建立了蛇形机器人的动力学模型。然后把动力学问题简化为静力学问题,基于弹性包络思想求解蛇形机器人的安全攀爬系数和与之对应的控制参数,最后基于ADAMS进行了相应的动力学仿真与分析,验证了其正确性。最后本文基于研制成功的蛇形机器人实体机展开了一系列的实验,并与对应地仿真结果相比对,验证了各种基本步态的正确性与有效性,证实了蛇形机器人仿真结果与实体实验的一致性,为变直径攀爬运动的实现奠定了基础。

关键词：蛇形机器人解耦扩展卡尔曼滤波弹性包络攀爬运动

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